เซลล์ประสาท (อังกฤษ: neuron, neurone หรือ nerve cell) เป็นเซลล์เร้าได้ด้วยไฟฟ้าซึ่งผ่านกระบวนการและส่งผ่านสารสนเทศผ่านสัญญาณไฟฟ้าและเคมี สัญญาณระหว่างเซลล์ประสาทเหล่านี้เกิดได้ผ่านจุดประสานประสาท (synapse) ซึ่งเป็นการเชื่อมต่อหน้าที่เฉพาะกับเซลล์อื่น เซลล์ประสาทสามารถเชื่อมต่อด้วยกันเพื่อสร้างเครือข่ายประสาท เซลล์ประสาทเป็นองค์ประกอบสำคัญของระบบประสาท ซึ่งรวมสมอง ไขสันหลัง ซึ่งเป็นระบบประสาทส่วนกลาง และปมประสาทของระบบประสาทนอกส่วนกลาง เซลล์ประสาทชนิดที่เปลี่ยนไปทำหน้าที่เฉพาะมีเซลล์ประสาทรับความรู้สึกซึ่งสนองต่อสีมผัส เสียง แสงและสิ่งเร้าอื่นทั้งหมดซึ่งมีผลต่อเซลล์ของอวัยวะรับความรู้สึกซึ่งจะส่งสัญญาณไปไขสันหลังและสมอง, เซลล์ประสาทสั่งการซึ่งรับสัญญาณจากสมองและไขสันหลังเพื่อให้เกิดการหดตัวของกล้ามเนื้อและมีผลส่งออกสารของต่อม และเซลล์ประสาทเชื่อมกลาง (interneuron) ซึ่งเชื่อมต่อเซลล์ประสาทกับเซลล์ประสาทอื่นในบริเวณเดียวกันของสมองหรือไขสันหลังในเครือข่ายประสาท
ทั้งแอกซอนและเดนไดรต์ในระบบประสาทส่วนกลาง มักมีความหนาเพียง 1 ไมครอน ในขณะที่ในระบบประสาทส่วนรยางค์จะมีความหนามากกว่า ตัวเซลล์ประสาทมักมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 10-25 ไมครอน และมักไม่ใหญ่กว่าตัวนิวเคลียสมากนัก แอกซอนของเซลล์ประสาทสั่งการ (motor neurons) ที่ยาวที่สุดของมนุษย์มีความยาวมากกว่า 1 เมตร คือ จากกระดูกสันหลังไปสู่นิ้วหัวแม่เท้า ส่วนแอกซอนของเซลล์ประสาทรับความรู้สึก (sensory neurons) มีแอกซอนยาวจากนิ้วหัวแม่เท้า ถึงดอซัล คอลัมน์ (dorsal columns)ในไขสันหลัง ที่มีความยาวถึง 1.5 เมตร การศึกษาการทำงานของแอกซอนส่วนมาก ได้ความรู้จากการศึกษาแอกซอนของปลาหมึก (squid giant axon) (หนา 0.5 - 1 มิลลิเมตร ยาวหลายเซนติเมตร)
เมื่อแบ่งชนิดของเซลล์ประสาทตามขนาด จะสามารถแบ่งเซลล์ประสาทออกเป็น 3 ชนิดใหญ่ ๆ ได้แก่ A, B และ C โดยแต่ละชนิดก็จะมีการจำแนกเป็นกลุ่มย่อยลงไปอีก เช่น ชนิด A ก็จะแบ่งเป็นกลุ่ม แอลฟา เบตา แกมมา เดลตา เป็นต้น ซึ่งแต่ละชนิดจะมีลักษณะ คุณสมบัติ และหน้าที่ที่แตกต่างกันออกไป โดยชนิด A จะมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ที่สุด รองลงมาคือชนิด B และ ชนิด C จะมีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กที่สุดคือ 0.4-1.2 ไมโครเมตรเท่านั้น และจากขนาดของเส้นผ่านศูนย์กลาง เมื่อนำเส้นประสาทเหล่านี้มาทำการทดลองเรื่องการตอบสนองจะพบว่า เซลล์ประสาทที่มีขนาดใหญ่กว่าจะตอบสนองกระตุ้นได้ดีกว่า ดังนั้น เซลล์ประสาทชนิด A จึงตอบสนองกระตุ้นได้เร็วกว่าชนิด B และ C ตามลำดับ สำหรับการตอบสนองที่ภาวะต่าง ๆ กันของเซลล์ประสาทชนิด A, B และ C จะเป็นดังนี้
มีการใช้คำว่าเซลล์ประสาท (neuron) ครั้งแรกโดย Heinrich Wilhelm Waldeyer นักชีววิทยาชาวเยอรมัน โดยมาจากคำในภาษากรีก ?????? (ne?ron) ที่แปลว่า "เส้นด้าย"
